Pistazien sind nährstoffreich und können Dürreperioden sowie warmes Klima gut überstehen. In Gegenden, die unter der Erderwärmung und Änderungen der Niederschlagsmuster leiden, ersetzen sie bereits jetzt andere Kulturpflanzen. Doch auch Pistazien sind vom Klimawandel beeinträchtigt: Normalerweise beginnen die Bäume zu blühen, wenn sie über einen gewissen Zeitraum kalten Temperaturen ausgesetzt waren. Durch die wärmer werdenden Winter wird diese zeitliche Steuerung gestört, und die Ernte in den Hauptanbaugebieten wie Iran, Kalifornien, Spanien und Italien kann leiden oder in manchen Jahren sogar komplett ausfallen. „Bereits jetzt erleben Pistazienproduzenten die negativen Auswirkungen des Klimawandels“, warnt Esaú Martínez vom CIAG-IRIAF in Spanien. Diese Effekte werden in der Zukunft vermutlich noch deutlicher spürbar werden.
Manche Pistazienkultivare sind besser als andere an warme Bedingungen angepasst
Interessanterweise ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel von Kultivar zu Kultivar verschieden. Das Forscherteam möchte daher Genvarianten identifizieren, die für die Anpassungsfähigkeit einzelner Kultivare verantwortlich sind.
Ein internationales Forscherteam erhält Förderung durch “HiFi for All SMRT 2020“ für die Sequenzierung der DNA und RNA von Pistazien. PacBio unterstützt ein Forschungsprojekt, das unser Wissen über den genetischen Aufbau von Pistazien wesentlich voranbringen wird. Forscher von IVICAM-IRIAF in Spanien, dem italienischen Rat für landwirtschaftliche Entwicklung, der Universität Palermo, dem Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie und der Universität von Kalifornien, Davis werden gemeinsam die Grundlagen dafür legen, Pistazien widerstandsfähiger gegen den Klimawandel zu machen.
„Wir werden nach Genomvariation in sechs Pistazienkultivaren suchen, die sich hinsichtlich Kältebedarf für die Blüteninduktion, Fruchtgröße und Geschlecht unterscheiden“, erklärt Pablo Carbonell-Bejerano vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen. Diese Kultivare sind hochgradig heterozygot.
Das heißt, dass für viele ihrer Gene die Exemplare im Chromosomensatz, der von je einem der beiden Eltern eines Baums stammt, sich stark unterscheiden. Außerdem sind sie aufgrund ihrer großer Haplotyp-Diversität für Weiterzüchtungen interessant: Viele verschiedene Varianten eines Chromosomensatzes kommen in der Population vor.
Ein bedeutender Fortschritt für das Verständnis des Pistaziengenoms
Für die Durchführung des Forschungsprojekts wurde dem Team nun PacBio-High-Fidelity (HiFi)-Sequenzierung für zehn Single-molecule-real-time (SMRT)-Zellen bewilligt. Damit werden die Forscher die Sequenz der Nukleotide in der DNA des gesamten Genoms der Pistazienkultivare mit hoher Präzision bestimmen können. Bereits in diesem Frühling werden in Spanien Proben gesammelt und in die Sequenzierungs-Einrichtung Gentyane in der Auvergne gebracht. Die Forscher werden außerdem die in den verschiedenen Geweben eines jeden Kultivars transkribierte RNA sequenzieren, um zu bestimmen, wo die kodierenden Gene in den jeweiligen Genomen lokalisiert sind und um Varianten der in den verschiedenen Kultivaren exprimierten Transkripte zu identifizieren.
„Dies ist eine großartige Chance, durch Fortschritte bei der Erforschung genetischer Ressourcen die Pistazienzüchtung zu unterstützen“, betont Carbonell-Bejerano.
Die Forscher hoffen auf ein besseres Verständnis der Diversität agronomisch relevanter Merkmale. Ihre Erkenntnisse werden dazu beitragen, die Genvarianten zu identifizieren, durch die Pistazien dem Klimawandel standhalten können um so den Grundstein für Klimaanpassung durch Züchtung legen.